拓扑电路
电路拓扑是什么意思-电路拓扑结构_电路拓扑图
电路拓扑是什么意思?电路拓扑结构_电路拓扑图
由于拓扑约束与元件的特性无关，在研究拓扑约束时，我们可以将电路中的元件用线段代替，画成一些由线段组成的图，如图1(a)中的电路图画成为图1(b)的拓扑图。
我们称图1(b)为图(a)所示电路的“图”，图中的各线段称为支路，线段的连接点称为节点。
因此，图的确切定义是：一组节点与支路的集合，其中每一支路的两端都终止在节点上。
在上图中，a,b,c,d,e,f,g,h为支路，1，2，3，4，5为节点。
在图中构成闭合一个闭合路径所需的数量最少的支路的集合称为回路，在回路中去掉一个支路则不能构成闭合路径。
例如图2(a)所示的支路集合(a,b,c,d), (d,e,h) 和 (g,h) 均为回路。
在一个图中可以有许多回路。
如果回路中不包围其他支路，则称这样的回路为网孔。
在图2(b)中有4个网孔，它们是支路集合(a,b,c,d),(c,e,f),(d,e,g)和(g,h)。
如果在图上标明各支路电流（或电压）的参考方向（通常采用电压和电流的一致参考方向来同时表示电压和电流），这样的图则称为有向图，如图3所示。
三种基础拓扑的电路基础
三种基础拓扑的电路基础《精通开关电源设计》笔记三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1，电感的电压公式dtdILV =＝T I L ??，推出ΔI ＝V ×ΔT/L2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间t OFF3，功率变换器稳定⼯作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。
那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF4，周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空⽐D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD→t OFF ＝（1－D ）/f电流纹波率r P51 52r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最⼤负载电流值和最恶劣输⼊电压值ΔI ＝E t /L µH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L µH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L µH ）→I L ×L µH ＝E t /r →L µH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值⼀般0.4⽐较合适，具体见 P53电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意⼏个⽅⾯：A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最⼩电流，此时r 的值⼩于0.4，造成电感体积很⼤。
第6课电源拓扑(L升压电路)
I LED VB VB 0.23 V D PL VOUT I LED
4、保护电路： （1）过流保护： 在向能量筐储能时， 电流过大，引起取 样电阻电压增大，运 算放大器OCP关闭开 关MOS管。
2、过压保护电路
MOS管反压过大， OVP将关闭MOS管。
(4) 、升压二极管D:导通吸收能量期间是截止, 断开期间 为电感提供释放能量的通道。 (5) 、负载滤波电容C: 储存电感释放能量为负载提供电流 。 (6)、 电阻R: 代表用电设备。 注意: 给电容充电的能量是每次切片的能量和电源释 放期间能传递的能量之和。在电容端重建的电压为： Us+每 次切片的能量所形成的电压。因此，BOOST为升压电路。 切片----转换----重建
切片----转换----重建 切片，转换，重建是理解开关电源原理的核心 和要义。开关周期一次就完成这三种功能一次。周期越短 ，频率越高，切片就小，能量就越小，电感（变压器）体 积就会小，因此产品就会做的越小。
四、电感BOOST电路应用举例：XL6003 应用于路灯，太阳能灯，LED背光，汽车LED灯
1、BOOST拓扑元件：
2、XL6003 5和6脚对地电压波形：
1 1 T 2.5uS 3 f 400*10
3、电压重建、稳流电路
VB RS * I LED
（1）稳流过程1 发光二极管电流增大：
I LED VB VB 0.23V D PL VOUT I LED
3、第2次励磁 出发点： 不是B轴上+Br,而是A点。 终点很高。很可能到达 Bs磁饱和。所以，CCM 模式磁芯必须开气隙。 开气隙磁滞曲线向右下倾 斜，意味着励磁电流更大 些才能达到磁饱和。
电源拓扑电路详解
拓扑学的英文名是Topology,直译是地志学,也就是和研究地形、地貌相类似的有关学科。
拓扑学是几何学的一个分支,但是这种几何学又和通常的平面几何、立体几何不同。
通常的平面几何或立体几何研究的对象是点、线、面之间的位置关系以及它们的度量性质。
拓扑学对于研究对象的长短、大小面积、体积等度量性质和数量关系都无关。
即不考虑图形的大小形状,仅考虑点和线的个数。
实质上拓扑学(TOPOLOGY)是一种研究与大小、距离无关的几何图形特性的方法。
电路的拓扑结构就是指电路中节点、支路、回路的数量，这些都反映了电路中各部分连接的实质状况。
同一个拓扑结构可以画成几何形状不同的电路图拓扑电路非常适用于DC-DC变换器。
每种拓扑都有其自身的特点和适用场合。
因此，要恰当选择拓扑，熟悉各种不同拓扑的优缺点及适用范围是非常重要的。
DC／DC电源变换器的拓扑类型主要有以下13种：(1)Buck Converter降压式变换器；(2)Boost Conyerter升压式变换器；(3)Buck—Boost Converter降压/升压式变换器，含极性反转(Inverting)式变换器；(4)Cuk Converter升压，升压串联式变换器；(5)SEPIC(Single Endcd Pdimary Inductor Converter)单端一次侧电感式变换器；(6)F1yback Converter反激式(亦称回扫式)变换器；(7)Eorward Converter正激式变换器：(8)Double Switches Forward Converter双开关正激式变换器；(9)Active Clamp Forward Converter有源箝位(0)Half Bridge Converter半桥式变换器；(11)Full Bridge Converter全桥式变换器；(12)Push—pall Convener推挽式变换器：(13)Phase Shift Switching ZVT(Phase Shift Switching Zero Voltage Transition)移相式零电压开关变换器。
主电路拓扑结构
应用场景
不同的应用场景（如电动 汽车、数据中心、工业电 机驱动等）对主电路拓扑 有不同的需求。
成本考虑
在满足性能要求的前提下 ，尽量选择成本较低的拓 扑结构。
设计原则
安全性
确保主电路在各种工作条 件下都能安全稳定运行， 包括过压、过流、过热等 保护措施。
效率优化
通过合理的拓扑设计和元 件选型，提高系统的整体 效率。
工业电机驱动器
根据电机类型和驱动需求选择合适的拓扑结构，如三相全 桥逆变器、多电平逆变器等，实现电机的可靠驱动和高效 控制。
04
主电路拓扑结构的性 能评估
效率评估
效率计算
通过测量输入和输出功率，计算主电路拓扑结构的效率。
损耗分析
分析主电路中的功率损耗，包括导通损耗、开关损耗等。
优化设计
针对损耗较大的部分进行优化设计，提高主电路拓扑结构的效率 。
分类
根据电路中电源、负载和开关元 件的连接方式，主电路拓扑结构 可分为串联、并联、混联和桥式 等类型。
拓扑结构的重要性
性能影响
不同的拓扑结构会对电路的性能产生显著影响， 如电压、电流、功率因数和效率等。
效率
优化拓扑结构可以提高电路的效率，降低能耗和 温升，提高能源利用率。
可靠性
合理的拓扑结构可以提高电路的可靠性，减少故 障率，延长使用寿命。
随着电力电子技术的不断发展 ，主电路的效率将不断提高。
高集成化
采用高度集成的电力电子模块 ，减小主电路的体积和重量。
智能化和自动化
引入人工智能和机器学习技术 ，实现主电路的智能化管理和 自动化控制。
绿色化和环保化
采用环保材料和清洁能源，降 低主电路的能耗和环境污染。
06
第7课电源拓扑(降压电路)
一、BUCK拓扑电路： 在电容和电阻端, 有电压重建电路, 拓扑电路没有画出。
1、此电路由六部分组成, 其DC--DC功能如下：
(1)、电源 S：提供给能量。能量传递到负载，建立电压被
筐能量建立的电压覆盖。
(2)、开关K：工作在导通和断开两种状态。每开关导通、断
开一次将能量切成一片。
二、DCM电流不连续模式磁轨迹 1、第1次励磁
2、第1次去磁
3、第2次励磁
4、第2次去磁 重复磁轨迹
三、CCM电流连续模式磁轨迹 1、第1次励磁
2、第1次去磁轨迹 注意：不完全能量传递CCM 去磁没有磁复位，+Br没有 在纵轴B上，而是在第1象限 内A点。比完全能量传递磁 复位应到的位置要高。这实 际上是励磁和去磁伏秒不平 衡所造成的。
四、BUCK实际电路IC举例 A704 广泛应用于非隔离型LED日光灯，LED灯泡。
两种无源功率因数校正电路，原理以后课程讲解 无源功率因数矫正电路之一
无源功率因数矫正电路之二
1、A704封装图
2、各脚功能
3、内部逻辑图
4、应用电路：日光灯、路灯、投射灯、吸顶灯
5、实际电路中BUCK元件
2、波形分析
3、BUCK电路DC—DC三种工作模式：
（1）、电感电流连续模式（CCM）：在能量传递过程中，在 电感中有剩余能量没有被传递出去。因此称为不完 全能量传递模式。
（2）、电感电流不连续模式（DCM ）：在能量传递过程中， 在电感中能量全部被传递出去。因此称为完全能量传递 模式。
（3）、临界模式（CRM） ：在Toff结束时电感中的能量刚好传 递完毕。介乎于连续和不连续模式之间。
BUCK拓扑图
6、稳流电路分两部分
三相ups电路拓扑
三相ups电路拓扑三相UPS电路拓扑引言：随着电力需求的不断增长和电力供应的不稳定性，UPS（不间断电源）在现代生活中扮演着越来越重要的角色。
而三相UPS电路拓扑作为一种常见的UPS电路结构，具有高效稳定的特点，被广泛应用于各个领域。
本文将介绍三相UPS电路拓扑的基本原理、工作方式和优势。
一、基本原理三相UPS电路拓扑是基于三相交流电供电系统和直流电源之间的转换，通过将输入的三相交流电转换为直流电，再通过逆变器将直流电转换为输出的三相交流电。
其基本原理是通过控制开关管的通断来实现电能的转换和输出。
二、工作方式三相UPS电路拓扑的工作方式分为两个主要阶段：整流器阶段和逆变器阶段。
1. 整流器阶段：整流器阶段是将输入的三相交流电转换为直流电的过程。
在这个阶段，输入的三相交流电首先经过滤波器，去除掉交流电的纹波成分，然后进入整流器。
整流器采用整流电路，将交流电转换为直流电，并通过电容器进行滤波，使输出的直流电具有较低的纹波度。
2. 逆变器阶段：逆变器阶段是将直流电转换为输出的三相交流电的过程。
在这个阶段，直流电先经过逆变器，逆变器采用逆变电路，将直流电转换为高频交流电。
然后经过输出滤波器，去除掉输出交流电的纹波成分，最后输出稳定的三相交流电。
三、优势三相UPS电路拓扑相较于单相UPS电路拓扑具有以下几个优势：1. 高效稳定：三相UPS电路拓扑采用三相交流电供电，能够提供更稳定的输出电压和电流。
同时，由于采用了整流和逆变的双向转换，能够实现更高的能量转换效率，减少能量的损耗。
2. 增强负载能力：三相UPS电路拓扑能够承受更大的负载，提供更大的输出功率。
这对于一些对电力需求较大的应用场景非常重要，如数据中心、工业生产等。
3. 平衡负载：三相UPS电路拓扑的三相交流电输出能够平衡负载，使得三相负载能够得到均匀供电。
这对于保护负载设备的安全运行非常重要，同时也能够提高系统的可靠性。
4. 减少电网污染：三相UPS电路拓扑可以减少对电网的污染和干扰。
第二章电力电子变换电路拓扑
综合可得桥式电路（图2.11）。当K1 为晶体管，K3，K5短路，K4开路，K2为二 极管，即得到如图2.12的CuK电路。
I K1
K2 K4
I K5
K3
基本拓扑单元三
I
I
+ V
等效为电流源
Cuk电路
Cuk电路实际上是一个升降压混合电路，称为直流变压器， 其输出电压极性与输入电压极性相反。在负载电流连续条件下， 通过波形分析和公式推导可得：
第 2 章 电力电子变换电路拓扑 研究及其综合、分析
概述 对偶原理及其应用 开关电路中的电源与负载 电力电子电路基本拓扑 电路拓扑综合应用举例 六种基本电路单元的分析 最小拓扑单元及PWM开关
2.1 概述
目前已经发现并得到广泛应用的电路不下几十 种，其中最基本的电路有直直变换器，交交变 换器，整流器和逆变器。在斩波器和逆变器 中，除PWM类型之外，最近发展较快的是谐 振型电路，而矩阵式变换器相对于传统的交交 变换器来说又是一场革命性的发展。 所谓电路拓扑研究和综合分析是指：根据电源、 负载的特性和工作周期的状况，选择最佳电路 拓扑结构,包括：决定半导体开关的数目和位置 以及是否需要加储能元件（电感和电感），分 析和确定各开关元件的动静态特性。
L1 C1 L2
Uin -
+
S
D
C2
U o +
考虑 C1 ,C2 足够大，故在一个开关周期中，其上电压可看作近 似不变；又在稳态情况下，电感 L，L2 上电压平均值为零，因 1 此可得：
U c 2 = U o , U c1 = U in＋U o
Δ I i1 = U in KT s L1
在 Ton 期间：
2.3 开关电路中的电源与负载
三相ups电路拓扑
三相ups电路拓扑三相UPS电路拓扑是一种常用的电力供应系统，它在保证电力稳定性和可靠性方面有着重要的作用。
三相UPS电路拓扑由三个相互独立的电源模块组成，每个模块都能够提供稳定的电力输出，以保障负载设备的正常运行。
三相UPS电路拓扑可分为三个部分：输入变压器、整流器和逆变器。
输入变压器负责将外部电网的交流电压转换为所需的输入电压，以供整流器和逆变器使用。
整流器将交流电转换为直流电，并通过充电器将电能储存在电池组中。
逆变器将直流电转换为交流电，以供负载设备使用。
三相UPS电路拓扑的优势在于其可靠性和可扩展性。
由于采用了多个电源模块，当其中一个模块发生故障时，其他模块仍能够继续提供电力，确保负载设备的连续供电。
此外，如果负载需求增加，只需增加更多的电源模块即可，而不需要更换整个系统，提高了系统的可扩展性。
三相UPS电路拓扑还能提供较高的功率密度。
由于采用了多个电源模块，每个模块只需承担部分负载，使得每个模块的功率密度相对较低，减少了故障发生的概率。
同时，采用了并联的方式，可实现模块之间的负载均衡，提高了系统的效率和可靠性。
三相UPS电路拓扑还具有较好的电能质量。
由于输入变压器和整流器的存在，能够对输入电压进行稳定调节和滤波，提供稳定的直流电能给逆变器使用。
逆变器在将直流电转换为交流电时，能够提供纯正弦波输出，减少对负载设备的干扰，保证负载设备的正常运行。
三相UPS电路拓扑还具备快速切换能力。
当外部电网发生故障或电力中断时，逆变器能够迅速切换到电池供电，以保证负载设备的连续供电。
切换时间通常在几毫秒内，对负载设备的影响非常小。
三相UPS电路拓扑是一种高可靠性、高可扩展性和高电能质量的电力供应系统。
它能够保障负载设备的正常运行，减少停电对生产和生活的影响。
随着科技的不断进步和应用领域的不断扩大，三相UPS电路拓扑在各个行业中得到了广泛应用，并发挥着越来越重要的作用。
在未来，随着电力需求的增加和能源环境的变化，三相UPS电路拓扑将继续得到改进和发展，以满足不断变化的需求。
开关电源 拓扑 电路
开关电源的拓扑是指开关电源电路的结构形式，常见的开关电源拓扑包括：降压（Buck）电路：将输入电压降低至所需电压的电路。
升压（Boost）电路：将输入电压升至所需电压的电路。
升降压（Buck-Boost）电路：既可以升压也可以降压的电路。
正激式（Forward）电路：一种单端正激式电源变换器，使用一个磁性变压器实现电压变换。
反激式（Flyback）电路：一种单端反激式电源变换器，使用一个磁性变压器实现电压变换。
半桥（Half-Bridge）电路：一种将两个开关管连接在电源变压器的初级线圈中的电路。
全桥（Full-Bridge）电路：一种将四个开关管连接在电源变压器的初级线圈中的电路。
推挽（Push-Pull）电路：一种将两个开关管交替工作的电路，可以消除直流分量并提高效率。
交错式（Interleaved）电路：将两个或多个开关电源的输出端并联，以增加输出电流能力并降低纹波的电路。
这些拓扑可以根据实际需求进行选择和组合，以满足不同的电源设计要求。
第2篇 电力电子电路拓扑
2.1 变流电路拓扑概述
➢ 逆变电路（ DC→AC） 有源逆变 晶闸管三相桥式可控变流电路、双桥12脉可控变流电路 无源逆变 单相逆变：半桥逆变、全桥逆变、推挽逆变电路 三相逆变：三相三桥臂桥式逆变、三相四桥臂桥式逆变 单相逆变组合、波形重构技术、多电平逆变 DC变换式逆变：两台DC变换器合成 高频链逆变：高频变实现输入输出隔离
• 由于0<D<1，所以输出电压小 于输入电压的，即降压斩波；
降压斩波电路及波形
• 输出电压与输入电压同极性。
Buck电路工作特点：V导通，电源向负载供电，V关断，电 源不供电；
2-26
2.3 直流变换电路
➢ Boost电路
储存
工作原理
电能
[0, ton]：V导通，D截至，电 源给电感L供电，储能，有：
u(t) 2U sin(t u )
对于周期性的非正弦波电压，可分解为傅里叶级数：
基波（fundamental）——频率与工频相同的分量
谐波——频率为基波频率大于1整数倍的分量
谐波次数——谐波频率和基波频率的整数比
示n电次：流谐谐波波电总流H畸含R变I有n率率TII以1nHDH1i（R00ITn%o（taHl aHramrmonoincicRdaitsiotofrotrioInn））表定
2-24
2.3 直流变换电路
DC→DC 直流电路种类繁多，根据是否有高频变压器隔离措 施，其电路结构也有相应的区别。
非隔离的直流变换电路
非隔离直流变换电路不含高频变压器，变换电路相对简单， 变换效率也较高。最基本的电路有6种：Buck电路、Boost 电路、Buck-Boost电路、Cuk电路、Sepic电路、Zeta电路
输出电压在工频周期内脉动6 次，输出直流侧谐波含量为 mk（m=6, k=1，2，3...）次;
boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理
boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作
原理
Boost和Buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理如下：
1. Boost拓扑电路：Boost电路是一个升压电路。
当开关管导通时，输入电压Vi对电感Ls充电，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→开关管Q。
当开关管关断时，输入的能量和电感能量一起向输出提供能量，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→二极管D→电容C→负载RL。
此时负载的供电电源相当于Vi加上电感的感应电动势，从而实现升压。
2. Buck拓扑电路：Buck电路是一个降压电路。
当开关闭合时，续流二极管D是截止的，由于输入电压Vi与储能电感Ls接通，因此输入-输出压差（Vi-Vo）就加在Ls上，使通过Ls上的电流线性地增加。
在此阶段，除向负载供电外，还有一部分电能储存在电感Ls和电容Cr中。
当开关断开时，在电感Ls上产生反向电动势，使二极管D从截止变成导通。
如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或者查阅相关技术手册。
三种基础拓扑的电路基础
《精通开关电源设计》笔记三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1， 电感的电压公式dtdILV =＝T I L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间t OFF3， 功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。
那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF4， 周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD→t OFF ＝（1－D ）/f电流纹波率r P51 52r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面：A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。
25种开关电源拓扑电路结构与连接、原理与及特点、选择与设计方法(图文详解)
目录一、总则： (3)二、常见开关电源拓扑结构概述： (4)1、主回路开关电源： (4)2、开关电源主回路类型及结构： (4)三、21种开关电源拓扑特点与对比： (5)1、常见的基本拓扑结构： (5)2、基本的脉冲宽度调制波形： (6)3、Buck 降压： (7)4、Boost 升压： (7)5、Buck-Boost 降压和升压： (8)6、Flyback 反激： (9)7、Forward 正激： (9)8、Two-Transistor Forward双晶体管正激： (10)9、Push-Pull 推挽： (11)10、Half-Bridge 半桥： (12)11、Full-Bridge 全桥： (13)12、SEPIC 单端初级电感变换器： (13)13、C'uk转换器： (14)14、电路拓扑结构工作的细节： (15)15、Buck降压调整器连续导电： (15)16、Buck降压调整器临界导电： (16)17、Buck降压调整器不连续导电： (17)18、Boost 升压调整器： (17)19、变压器工作（包括初级电感的作用）： (18)20、反激变压器： (19)21、Forward 正激变换变压器： (20)三、常见隔离拓扑： (20)1、正激变换器(Forward Convert)： (20)2、推挽变换器： (21)3、反激变换器(Flyback Converter)： (22)四、开关电源(SMPS)常用拓扑及转换原理： (23)五、总结： (26)一、总则：1、直流变换器按输入与输出是否有电气隔离可分为两类：没有电气隔离的称为非隔离的直流变换器，有电气隔离的称为隔离的直流变换器。
2、基本的非隔离开关电源拓扑主要有六种，即降压变换器(buck)，升压变换器(boost)，升降压变换器(buck-boost)，Cuk变换器，Zeta变换器和Sepic变换器等。
在这六种变换器中，降压式变换器和升压式变换器是最基础的，另外四种是从中派生而来。
11种电源拓扑
11种电源拓扑
电源拓扑是指电源的电路结构和组成方式，常见的电源拓扑有11种。
1. 前置式电源拓扑：电源电路与被供电设备之间采用独立的变压器，常见于高保真音频、精密测量等场合。
2. 反激式电源拓扑：通过电感等元件使电源的输出电压反向回馈到输入端，实现高效率、小体积的设计，常用于电脑、手机等电子设备。
3. 降压式电源拓扑：将电源输出电压降低作为被供电设备的电源，常见于各种电子设备、LED灯等。
4. 升压式电源拓扑：将电源输出电压升高作为被供电设备的电源，常见于太阳能、风能等非常规能源领域。
5. 变频式电源拓扑：通过不同的开关频率调节输出电压，常见于电动机控制、农业灌溉等领域。
6. 双相电源拓扑：具有两个独立的相位输出的电源拓扑，常用于马达、变频器等应用。
7. 三相电源拓扑：具有三个独立的相位输出的电源拓扑，常用于各种工业设备、电气控制等领域。
8. 短路保护电源拓扑：具有自我检测和自我保护功能的电源，能防止短路、过载等故障，广泛应用于各种电子设备。
9. UPS电源拓扑：无需转换时间、具有瞬时备份电源的电源，用于保护计算机和网络系统。
10. 逆变器式电源拓扑：将直流电转换成交流电的电源，常见于太阳能、风能
等非常规能源领域。
11. 增加附加功能的电源拓扑：如加入滤波器、降噪电路等功能的电源。
拓扑电路实验报告总结
拓扑电路实验报告总结一、实验目的拓扑电路实验是电路基础实验中的重要一环，通过该实验，我们旨在掌握拓扑电路的基本原理和操作方法，提高实际操作能力，培养实验思维和动手能力。
二、实验内容本次实验主要涵盖了四种基本的拓扑电路，分别是串联电路、并联电路、混合电路和桥式电路。
实验中，我们需要使用电阻、电源和电流表、电压表等仪器设备，通过实验操作来验证拓扑电路的原理。
三、实验步骤与结果1. 串联电路首先，我们搭建了一个串联电路，将两个电阻依次连接起来，接入电源和电流表。
在测量电流的同时，我们使用电压表测量了电源的电压和两个电阻的电压。
实验结果显示，串联电路中的电流相等，而电压按电阻大小分配。
2. 并联电路接下来，我们搭建了一个并联电路，将两个电阻同时连接在电源上，接入电源和电压表。
同时使用电流表测量电流大小。
结果发现，电流在并联电路中是相等的，而电压按电阻的倒数分配。
3. 混合电路在本实验中，我们将串联电路和并联电路结合起来，搭建了一个混合电路。
在这个电路中，我们会遇到不仅有串联和并联的情况，而且电源有多个。
我们按照实验要求依次测量了电流和电压的数值，并通过计算验证了混合电路的特性。
4. 桥式电路最后，我们进行了桥式电路的实验。
通过改变电阻的连接方式，我们可以调整桥臂的长度，进而调节电流大小。
实验中，我们使用了电流表和电压表对电路进行测量，并计算了相应的电流和电压值。
结果表明，桥式电路可以实现精确调节电流的功能。
四、实验总结通过本次实验，我们对拓扑电路的原理有了更深入的理解，掌握了其基本操作方法。
同时，我们通过实验操作，提高了实际动手能力，并培养了实验思维。
在实验过程中，我们发现实验结果与理论分析基本吻合。
通过计算结果，我们验证了串联电路、并联电路、混合电路和桥式电路的基本特性。
需要指出的是，在实验中我们需要严格控制实验条件，避免因为操作不当而导致实验结果的偏差。
同时，在实验报告中，我们需要准确地记录实验装置和实验结果，并进行合理的分析和总结。
totem拓扑电路
totem拓扑电路摘要：I.拓扑电路简介A.拓扑电路的定义B.拓扑电路的重要性II.拓扑电路的分类A.基本拓扑电路1.串联电路2.并联电路3.混联电路B.复杂拓扑电路1.星形电路2.环形电路3.树形电路III.拓扑电路的应用A.电子设备中的拓扑电路1.电源电路2.信号放大电路3.数据传输电路B.通信系统中的拓扑电路1.电话网络2.互联网3.无线电通信IV.拓扑电路的设计与分析A.设计原则1.可靠性2.经济性3.易于维护B.分析方法1.电路仿真2.数学建模3.实验测试V.拓扑电路的发展趋势A.新材料的应用B.纳米技术的进展C.人工智能的融合正文：拓扑电路是一种电子电路，其连接方式和布局形成了特定的拓扑结构。
拓扑电路在电子设备、通信系统、计算机网络等领域具有广泛的应用。
本文将介绍拓扑电路的定义、分类、应用、设计与分析以及发展趋势。
首先，我们需要了解拓扑电路的定义。
拓扑电路是指由电子元件（如电阻、电容、电感等）和电源组成的电路，其连接方式和布局形成了特定的拓扑结构。
拓扑电路的重要性在于，它对电路的性能、稳定性和可靠性有着重要的影响。
接下来，我们将介绍拓扑电路的分类。
根据基本拓扑结构，拓扑电路可以分为基本拓扑电路和复杂拓扑电路。
基本拓扑电路包括串联电路、并联电路和混联电路。
复杂拓扑电路则包括星形电路、环形电路和树形电路等。
每种拓扑电路有其独特的性能特点和应用领域。
在了解了拓扑电路的分类后，我们来探讨拓扑电路的应用。
在电子设备中，拓扑电路被广泛应用于电源电路、信号放大电路和数据传输电路等。
而在通信系统中，拓扑电路在电话网络、互联网和无线电通信等方面发挥着关键作用。
对于拓扑电路的设计与分析，我们需要遵循一些设计原则，如可靠性、经济性和易于维护。
在分析方法上，我们可以通过电路仿真、数学建模和实验测试等手段来研究拓扑电路的性能。
最后，我们来展望一下拓扑电路的发展趋势。
新材料的应用将使得拓扑电路更加轻便、高效；纳米技术的进展将为拓扑电路带来更高的集成度和性能；而人工智能的融合则有望实现自适应、智能化的拓扑电路。
拓扑电路的工作原理
拓扑电路的工作原理拓扑电路是一种将电子器件按照一定的连接方式组合成电路的方法。
它的工作原理是通过将不同的电子器件连接在一起，将电流和电压传递到指定的位置，实现电路的功能。
拓扑电路的工作原理可以通过几种典型的拓扑结构进行说明，包括串联、并联、桥式以及反相等。
首先，串联结构是最简单的一种拓扑方式，可以用来连接两个或多个电子器件。
串联结构的工作原理是将电子器件按照顺序连接在一起，电流依次经过每个器件，同时通过器件里的电阻电感等元件，对电流进行一定的控制和调整。
在串联结构中，电流经过每个器件的流量是相等的，而电压则按照每个器件所耗费的电压比例进行分配。
其次，并联结构是将多个电子器件并排连接在一起的拓扑方式。
并联结构的工作原理是将电子器件的输入端连接在一起，将输出端连接在一起，通过共享输入和输出，实现电流的分流和电压的分配。
在并联结构中，流过每个器件的电流是不同的，而器件之间的电压是相等的。
桥式结构是一种将四个电子器件按特定方式连接在一起的拓扑方式。
桥式结构的工作原理是通过将两对电子器件一对一对地并联连接，以实现更复杂的电路功能。
在桥式结构中，电流可以选择通过任意一对器件流过，而电压则取决于每对器件之间的电阻、电感等电参数。
反相结构是一种将电子器件通过放大、反转等方式连接在一起的拓扑方式。
反相结构的工作原理是通过使用具有差分输入和反相输出的放大器，将输入信号经过放大和反转后输出。
在反相结构中，输入信号与输出信号之间的相位差为180度，同时输出信号的幅度也可以进行放大。
在实际应用中，各种拓扑结构可以根据需要进行组合使用，以满足特定的功能和性能要求。
例如，可以使用串联结构和反相结构组合形成放大器电路，可以使用并联结构和桥式结构组合形成谐振电路，可以使用反相结构和桥式结构组合形成直流稳压电路等。
总之，拓扑电路通过将不同的电子器件按照一定的连接方式组合在一起，实现电流和电压的传递和调整，以实现各种电路功能。
不同的拓扑结构具有不同的工作原理和特点，在电路设计和应用中起着重要的作用。
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引言
开关电源被誉为高效节能电源。
它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源的基本结构通常由DC/DC功率转换主电路和控制电路两大部分所组成。
其中DC/DC主电路进行功率转换，它是开关电源的核心部分，对电源设备的电性能、效率、温升、可靠性、体积和重量等指标有决定性的作用。
主电路中开关转换器的拓扑结构，是指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关元件和储能元件的不同配置。
开关转换器拓扑结构可分为两种基本类型：非隔离式和隔离式。
这两种类型中又各自包含有不同的电路拓扑种类。
2 非隔离开关转换器
对于小功率DC/DC转换器(例如100W以下)，实际上用开关晶体管、开关二极管、电感、电容各一个，就可以组成一台非隔离式DC/DC转换器，是各种DC/DC转换器中最简单的拓扑。
其主电路的核心是三端PWM开关，它表示DC/DC转换器PWM开关组合。
开关晶体管、开关二极管和电感元件的不同组合，可以构成降压(Buck)、升压(Boost)、降压-升压型(Buck-Boost)和升压-降压型(Boost -Buck)型4种DC/DC转换器的拓扑结构。
2.1降压型拓扑结构
降压型DC/DC转换器将输入电压变换成0≤U0≤Ui 的稳定输出电压，所以又称降压开关电源。
图1为降压型DC/DC转换器的典型电路。
Ui 为输入电源，通常为电池或电池组。
S是主开关管，二极管D是辅助开关管，也称为整流管，一般使用具有较低正向导通电压的肖特基二极管。
S是由来自控制电路的脉冲信号控制开关。
RL表示负载电阻。
图1 降压型DC/DC转换器电路
在一个开关周期中，首先，在控制电路作用下S导通，二极管因受反向偏压而截止，电流由电池流经S、电感L到电容C和负载。
电感电流持续上升，电感储能在增加，能量由电池传送到电感并存储在电感中；第二阶段，控制电路使S截止，切断电池和电感元件的连接，于是电感产生感生电动势使电流维持原来的流向，二极管D导通，为电感电流构成通路，电流由电感L流向电容C和负载，电感电流随着时间而下降，能量由电感流向负载。
经电感L、电容C滤波，在负载RL上可得到脉动很小的直流电压Uo。
为推导降压型DC/DC转换器的输出电压与输入电压间的关系，在主开关管S导通、二极管D截止时，忽略S管的正向导通压降；整流管导通、主开关管关断时，忽略二极管的压降；忽略电感、电容的寄生电阻。
因为只有在开关管导通期间，储能电感L的电流增加量和开关管截止期间储能电感L中的电流减少量相等时，电路才达到平衡状态，即在稳态时，电感充放电伏秒积相等，因此：
D为占空比。
改变D，输出电压Uo的平均值也就随之改变。
因此，当负载及电网电压变化时，可以通过闭合的反馈控制回路自动地调整占空比D来使输出电压Uo维持不变。
2.3降压-升压型拓扑结构
这个电路的开关管和负载构成并联。
在S导通时，电流通过L平波，电源对L充电。
当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入电压Ui加上UL，因而有升压作用。
图3是降压-升压型开关电源的典型电路。
Ui 为输入电源，S是主开关管，D是整流管。
S在控制信号作用下在导通、截止状态间转换。
该电路的工作可简单分析如下：第一阶段，S导通，D截止，忽略开关管的正向导通压降，此时，电感电流线性上升，能量从输入电源转换成磁场能存储在电感L中，此时负载得到的能量来自电容C；第二阶段，D导通，S截止，电感电流开始线性下降，能量由电感元件流向电容和负载。
经电容C滤波，在负载RL 上可得到脉动很小的直流电压Uo ，计算其平均值，推出降压-升压型DC/DC转换器的输出电压与输入电压间的关系式：
式（3）中，若改变占空比D，则输出电压既可低于电源电压，也可能高于电源电压
图3 降压-升压型DC/DC转换器电路
2.4升压-降压型DC/DC转换器
图4是升压-降压型开关电源典型电路。
升压-降压型DC/DC转换器的基本工作原理如下：
第一阶段：S导通，D截止。
在输入回路，电流由电池流向电感L1和主开关管S，电感L1接收来自电池的能量，电感电流线性增加；在输出回路，电容C1通过S对滤波电容C2、负载RL及L2放电，因此D受反向偏压而截止，这时C1将能量转移给L2。
第二阶段：S截止，D导通。
当S截止时，在输出回路，L2要维持电流方向不变，产生感应电动势使D导通，于是能量由L2传送到C2和负载RL；在输入回路，电流由电池流经电感L1、电容C1和二极管D，以前一阶段的电感电流终值作为本阶段的电流初值开始向藕合电容C1充电，随着电容两端电压的增加，电感电流逐渐减少，能量由L1转移到C1中。
-------
升压-降压型DC/DC转换器的输出电压与输入电压间的关系式同降压-升压型关系。
升压-降压型DC/DC转换器电路复杂，但纹波性能得到改善。
若将两电感绕在同一磁芯上，选择合适的匝比、耦合系数等，可得到零纹波输出。
图4 升压-降压型DC/DC转换器电路
（4）
3 隔离开关转换器
隔离式是指输入端与输出端电气不相通，通过脉冲变压器的磁耦合方式传递能量，输入输出完全电气隔离。
隔离式又可分为以下几种拓扑结构。
3.1单端反激式DC/DC转换器
开关电源电路中所谓的单端是指转换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。
所谓的反激是指当功率调整管T导通时，变压器N在初级绕组中储存能量；当功率调整管T截止时，变压器N通过次级绕组向负载传递能量。
即原/副边交错通断。
这样可以避免变压器磁能被积累的问题，但是由于变压器存在漏感，将在原边形成电压尖峰，可能击穿调整管T，因此需要设置RCD缓冲电路。
单端反激式DC/DC转换电路如图5所示。
反激电路不应工作于负载开路状态。
当工作于电流连续模式时，单端正激式DC/DC转换电路如图6所示。
从电路原理图上看，正激式与反激式很相似，表面上只是变压器同名端的区别，但工作过程不同。
当T导通时，变压器N的初级和次级绕组同时导通，向负载传送能量，滤波电感L储存能量；当T 截止时，电感L通过二极管D1继续向负载释放能量。
图5 单端反激式DC/DC转换电路
该电路的最大问题是：功率管T交替工作于通
/断两种状态，当功率管关断时，脉冲变压器处于“空
载”状态，其中储存的磁能将被积累到下一个周期，
直至电感器饱和，可能会使功率调整管烧毁。
图6 单端正激式DC/DC转换电路
在输出滤波电感电流连续的情况下：
（5）
如果输出电感电路电流不连续，输出电压UO
将高于上式的计算值，并随负载减小而升高，在负
载为零的极限情况下：
（6）
3.3推挽式DC/DC转换器
推挽式DC/DC转换电路如图7所示。
这种电路结构的特点是：变压器原边是两个对称线圈，两只功率调整管接成对称关系，轮流通断，工作过程类似于线性放大电路中的乙类推挽功率放大器。
图7 推挽式DC/DC转换电路
主要优点：高频变压器磁芯利用率高（与单端电路相比）、电源电压利用率高（与后面要叙述的半桥电路相比）、输出功率大、两管基极均为低电平，驱动电路简单。
该电路的主要缺点是：电路结构相对复杂，成本较高，变压器绕组利用率低，对功率管的耐压要求比较高。
当滤波电感L的电流连续时：
（7）
3.4全桥式DC/DC转换器
全桥式DC/DC转换电路如图8所示。
这种电路结构的特点是：由4只相同的调整管接成电桥结构驱动变压器的原边。
工作过程：互为对角的两个功率管同时导通，同一侧上的两功率管交替导通，使变压器一次侧形成幅值为的交流电压，改变PWM占空比就可以改变输出电压。
图8 全桥式DC/DC转换电路
该电路使用的功率管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路复杂，实现同步比较困难。
这种电路结构通常使用在1kW以上超大功率开关电源电路中。
该电路的主要优点：与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。
如果输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式中的计算值，并随负载减小而升高，在负载电流为零的极限情况下：
（8）
当滤波电感L的电流连续时：
（9）
如果输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式中的计算值，并随负载减小而升高，在负载电流为零的极限情况下：
（10
3.5半桥式DC/DC转换器
半桥式DC/DC转换电路如图9所示。
由图可以看出电路的结构类似于全桥式，只是把其中的两只调整管换成了两只等值的大电容C1、C2。
工作过程：T1和T2交替导通，使变压器一次侧形成幅值为的交流电压，改变PWM的占空比就可以改变输出电压。
图9 半桥式DC/DC转换电路
主要优点：具有一定的抗不平衡能力，对电路对称性要求不很严格；适应的功率范围较大，从几十W到kW都可以；开关管耐压要求较低；电路成本比全桥电路低等。
这种电路常常被用于各种非稳压输出的DC转换器，如电子荧光灯驱动电路中
（11）
如果输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式中的计算值，并随负载减小而升高，在负载电流为零的极限情况下：
（12）
4 结论
开关电源主电路中转换器拓扑结构的选择与设计，在满足性能要求的前提下还要综合考验电源系统造价、性能指标和输入/输出负载特性等因素。
在所有实际应用中，就电气特性而言，没有哪一个DC/DC转换器是最佳的。
换言之，不同的应用，应选取不同的最合适的转换器。